1.5 弹性碰撞和非弹性碰撞 课时教案（表格式）2025--2026年人教版高中物理选择性必修第一册

1.5《弹性碰撞和非弹性碰撞》课时教案
学科 物理 年级册别 高一上册 共1课时
教材 人教版选择性必修第一册 授课类型 新授课 第1课时
教材分析
教材分析
本节内容位于人教版高中物理选择性必修第一册第一章第五节，是动量守恒定律应用的重要延伸。教材通过生活实例引入碰撞现象，区分弹性与非弹性碰撞的本质特征，并结合实验数据和理论推导，引导学生理解动能是否守恒是划分两类碰撞的核心标准。内容逻辑清晰，由浅入深，既强化了动量守恒的应用能力，又为后续学习能量转化打下基础。
学情分析
高一学生已掌握动量、动量守恒定律及动能的基本概念，具备一定的矢量运算能力和实验观察能力。但对“系统”“内力远大于外力”等抽象条件理解尚浅，容易混淆动量守恒与机械能守恒的适用范围。此外，学生在分析碰撞前后状态变化时缺乏建模意识，需通过情境化任务和可视化手段帮助其建立物理图景，突破思维障碍。
课时教学目标
物理观念
1. 理解弹性碰撞与非弹性碰撞的定义，能从动能是否守恒的角度准确区分两类碰撞。
2. 掌握完全非弹性碰撞的特点，知道其动能损失最大，并能解释生活中相关现象。
科学思维
1. 能运用动量守恒定律和动能公式对简单的一维碰撞问题进行定量分析与推理。
2. 通过对比理想模型与实际案例，发展模型建构与理想化思维能力。
科学探究
1. 能设计简单的实验方案验证碰撞过程中的动量守恒，并观察动能变化情况。
2. 能根据实验数据判断碰撞类型，提升数据分析与证据推理能力。
科学态度与责任
1. 认识到物理规律在交通安全、工程防护等领域的重要应用价值。
2. 养成尊重实验事实、严谨求证的科学态度，增强社会责任意识。
教学重点、难点
重点
1. 弹性碰撞与非弹性碰撞的概念辨析及其判断依据。
2. 动量守恒在碰撞问题中的应用。
难点
1. 理解“动能是否守恒”作为分类标准的本质意义。
2. 区分动量守恒与机械能守恒的不同适用条件。
教学方法与准备
教学方法
情境探究法、合作探究法、讲授法、实验演示法
教具准备
气垫导轨、光电门、滑块（带弹簧与粘扣）、数据采集器、多媒体课件、篮球与乒乓球
教学环节 教师活动 学生活动
情景导入：生活中的碰撞之谜
【5分钟】 一、创设真实情境，激发认知冲突 （一）、播放两段视频并提问：
视频1：两个钢球在光滑桌面上发生碰撞后分开，各自继续运动。
视频2：一辆汽车追尾前方车辆，两车碰撞后紧紧贴在一起滑行。
1. 提问引导：“同样是碰撞，为什么结果如此不同？一个‘弹开’，一个‘黏住’？这背后隐藏着怎样的物理规律？”
2. 进一步追问：“我们已经学过动量守恒，那么在这两种情况下，动量是否都守恒？动能呢？有没有可能动量守恒但动能不守恒？”
3. 展示课题：“今天我们就来揭开这个谜底——《弹性碰撞和非弹性碰撞》。”
二、动手体验，感知差异 （一）、分发器材，组织学生实验初探：
每位小组发放一个篮球和一个乒乓球。
1. 指令：“请将乒乓球放在篮球上方，同时释放让它们自由下落，观察落地后的反弹情况。”
2. 观察提示：“注意乒乓球反弹的高度是否超过初始释放高度？这是能量凭空产生了吗？”
3. 引导思考：“篮球与地面、乒乓球与篮球之间发生了什么类型的碰撞？为什么会出现这种‘超常’反弹？”
4. 过渡语：“就像牛顿曾说：‘我之所以看得更远，是因为站在巨人的肩膀上。’而今天我们，要站在篮球和乒乓球的碰撞之上，去探寻那看不见的能量流转。” 1. 观看视频，思考问题。
2. 动手操作，观察现象。
3. 小组讨论，提出猜想。
4. 分享初步发现。
评价任务 现象描述：☆☆☆
问题提出：☆☆☆
初步猜想：☆☆☆
设计意图 通过生活化视频与趣味小实验创设认知冲突，激活已有知识经验，引发学生对碰撞本质的深度好奇。以“为什么有的弹开、有的黏住”为核心驱动问题，自然引出本课主题，实现从感性认识到理性探究的过渡。
概念建构：什么是弹性与非弹性？
【12分钟】 一、回顾旧知，搭建桥梁 （一）、复习动量守恒条件：
1. 提问：“动量守恒的条件是什么？”引导学生回答：“系统不受外力或所受合外力为零。”
2. 强调：“在碰撞过程中，由于作用时间极短，内力远大于外力，因此可以认为系统动量守恒。”
3. 板书核心公式：
动量守恒表达式：
m v + m v = m v + m v
动能计算公式：
E = mv
二、引入新知，定义分类标准 （一）、展示三种典型碰撞情形：
情形A：两个相同质量的小球发生对心碰撞，碰撞后交换速度。
情形B：子弹打入木块并嵌入其中，共同运动。
情形C：分子间碰撞、原子核散射等微观过程。
1. 提问：“比较这三种情况，除了动量守恒外，还有什么量发生了变化？”
2. 引导学生计算三种情形下的总动能变化：
- 情形A：碰撞前E = mv + 0，碰撞后E = 0 + mv → E = E
- 情形B：明显E < E ，部分动能转化为内能
- 情形C：接近无能量损失
3. 归纳得出：
若碰撞前后系统总动能相等，则称为**弹性碰撞**；
若碰撞前后系统总动能减少，则称为**非弹性碰撞**；
特别地，若碰撞后两物体粘连一起运动，动能损失最大，称为**完全非弹性碰撞**。
（二）、强调关键点：
1. “弹性”≠“形状恢复”，而是指“动能是否守恒”。即使物体变形也能是弹性碰撞（如原子级碰撞）。
2. 所有宏观碰撞都有能量损失，真正的弹性碰撞是理想模型。
3. 完全非弹性碰撞是动能损失最多的碰撞类型，具有重要实际意义（如缓冲装置设计）。 1. 回忆动量守恒条件。
2. 参与动能计算比较。
3. 理解三类碰撞定义。
4. 辨析“弹性”的本质。
评价任务 概念理解：☆☆☆
分类判断：☆☆☆
公式应用：☆☆☆
设计意图 通过典型实例对比，引导学生自主发现动能变化规律，从而自然构建“弹性”与“非弹性”的概念框架。强调“动能是否守恒”这一核心判据，避免学生陷入“是否弹开”的表象误区。通过理想模型与现实差异的说明，培养学生科学建模意识。
实验探究：验证动量守恒与动能变化
【15分钟】 一、演示实验设计与操作 （一）、介绍实验装置：
1. 展示气垫导轨系统：“利用气垫减小摩擦，使滑块近似做无阻力运动。”
2. 介绍滑块类型：一种带有弹性弹簧（模拟弹性碰撞），另一种带有 Velcro 粘扣（模拟完全非弹性碰撞）。
3. 说明测量方式：使用光电门测量滑块通过时间，结合已知宽度计算速度。
二、进行三组对比实验 （一）、实验一：弹性碰撞（弹簧对接）
1. 设置 m = m ，v20 = 0，v10 ≠ 0。
2. 释放滑块，记录碰撞前后速度。
3. 数据展示：
碰撞前：v10 = 0.60 m/s, v20 = 0
碰撞后：v ≈ 0.02 m/s, v ≈ 0.58 m/s
4. 引导计算：
动量守恒验证：m×0.60 + 0 ≈ m×0.02 + m×0.58 → 成立
动能比较： m(0.60) ≈ 0.18m， m(0.02) + m(0.58) ≈ 0.168m → 基本相等（微小损失源于空气阻力）
（二）、实验二：完全非弹性碰撞（粘扣连接）
1. 更换滑块端部为粘扣，保持 m = m ，v = 0。
2. 释放滑块，记录碰撞后共同速度。
3. 数据展示：
碰撞后：v = 0.30 m/s
4. 引导计算：
动量守恒验证：m×0.60 + 0 = (m+m)×0.30 → 0.60m = 0.60m → 成立
动能比较：
初始动能： m(0.60) = 0.18m
末态动能： (2m)(0.30) = 0.09m → 损失50%！
（三）、实验三：不同质量弹性碰撞
1. 设置 m = 2m ，v = 0，v ≠ 0。
2. 演示后给出数据：
v = 0.50 m/s → v ≈ 0.17 m/s, v ≈ 0.67 m/s
3. 验证动量与动能：
动量：2m×0.50 = 2m×0.17 + m×0.67 → 1.00m ≈ 0.34m + 0.67m = 1.01m → 守恒
动能： (2m)(0.50) = 0.25m
(2m)(0.17) + m(0.67) ≈ 0.029m + 0.224m = 0.253m → 基本不变
三、总结规律 （一）、归纳结论：
1. 所有碰撞中，只要满足条件，动量一定守恒。
2. 动能不一定守恒：弹性碰撞中守恒，非弹性碰撞中减少。
3. 完全非弹性碰撞动能损失最多，适用于需要吸收冲击的场景（如安全气囊）。 1. 观察实验装置。
2. 记录实验数据。
3. 计算动量与动能。
4. 验证守恒关系。
评价任务 数据记录：☆☆☆
计算准确：☆☆☆
规律归纳：☆☆☆
设计意图 通过精密实验直观呈现碰撞过程中的动量与动能变化，增强学生的实证意识。三组实验层层递进，覆盖等质量、不等质量、弹性与完全非弹性等多种情况，帮助学生全面把握规律。数据的真实性和可重复性提升了课堂的科学严谨性。
模型应用：解决实际问题
【8分钟】 一、例题讲解：台球碰撞模型 （一）、出示题目：
在水平桌面上，质量为 m 的白球以速度 v 正面撞击静止的质量也为 m 的黑球。假设碰撞为弹性碰撞，求碰撞后两球的速度。
（二）、引导学生列方程：
1. 动量守恒：mv = mv + mv v = v + v
2. 动能守恒： mv = mv + mv v = v + v
3. 联立解得：v = 0, v = v
4. 结论：质量相等的两物体发生弹性正碰，交换速度。
二、拓展思考：交通事故分析 （一）、情境设置：
一辆货车与一辆轿车同向行驶，发生追尾。若两车碰撞后锁死一起滑行，属于哪种碰撞？动能如何变化？
1. 明确：完全非弹性碰撞。
2. 解释：大量动能转化为车身形变能、热能和声能，造成严重损伤。
3. 应用延伸：为何汽车安装保险杠和吸能区？就是为了控制能量释放过程，保护乘员。
4. 升华语：“正如居里夫人所说：‘科学的基础是健康的身体。’而我们今日所学的碰撞原理，正是守护生命安全的物理基石。” 1. 参与方程建立。
2. 推导解题过程。
3. 解释实际现象。
4. 理解安全意义。
评价任务 建模能力：☆☆☆
解题规范：☆☆☆
应用迁移：☆☆☆
设计意图 通过典型例题巩固知识，训练学生建立物理模型和联立方程求解的能力。联系交通事故的实际案例，体现物理知识的社会价值，增强学生的安全意识和社会责任感，实现知识学习与情感态度的融合升华。
课堂总结：从碰撞到人生启示
【5分钟】 一、结构化回顾 （一）、梳理知识脉络：
今天我们沿着“现象—概念—实验—应用”的路径，系统学习了碰撞问题：
1. 所有碰撞都满足动量守恒（前提是合外力为零或可忽略）；
2. 根据动能是否守恒，分为弹性碰撞（动能守恒）、非弹性碰撞（动能减少）和完全非弹性碰撞（动能损失最大）；
3. 实验验证了这些规律，也让我们看到理想与现实的差距；
4. 所学知识可用于解释台球运动、优化交通安全设计等实际问题。
二、升华式总结 （一）、赋予哲理内涵：
“人生就像一次次碰撞。有时我们像弹性碰撞一样，彼此激励、交换能量、各自前行；有时又像完全非弹性碰撞，不得不紧密相连、共同承担。但无论哪种形式，总有一些东西是守恒的——那就是我们的初心与信念。愿你们在未来的人生旅途中，既能灵活应对每一次‘撞击’，也能在损失中汲取成长的力量，始终朝着正确的方向前进。” 1. 回顾知识点。
2. 反思学习过程。
3. 感悟物理之美。
4. 联系生活哲理。
评价任务 知识梳理：☆☆☆
思想感悟：☆☆☆
价值认同：☆☆☆
设计意图 采用“结构化+升华式”双重总结策略，既帮助学生形成清晰的知识网络，又通过富有诗意的语言将物理规律升华为人生智慧，实现学科育人目标。结尾寄语温暖有力，激发学生积极向上的情感共鸣。
作业设计
一、基础巩固：判断与计算
1. 判断下列说法是否正确，错误的请改正：
（1）只要发生碰撞，系统的动量就一定守恒。（ ）
（2）弹性碰撞中，系统的动能一定守恒。（ ）
（3）完全非弹性碰撞中，碰撞后两物体的速度相同。（ ）
（4）所有宏观物体之间的碰撞都是完全非弹性碰撞。（ ）
2. 质量为 2kg 的物体 A 以 3m/s 的速度与静止的质量为 1kg 的物体 B 发生弹性正碰，求碰撞后 A 和 B 的速度。
二、实验探究：家庭小实验
取两个相同的玻璃弹珠，在光滑地板上进行碰撞实验：
1. 让一个弹珠撞击另一个静止的弹珠，观察运动情况。
2. 测量或估算碰撞前后的速度变化（可用手机慢动作拍摄辅助）。
3. 分析该碰撞接近于哪类碰撞？说明理由。
三、拓展阅读与写作
查阅资料，了解“粒子对撞机”是如何利用弹性碰撞原理研究物质结构的。写一段 200 字左右的文字，谈谈你对“微观碰撞揭示宇宙奥秘”的理解。
【答案解析】
一、基础巩固
1. （1）× 改正：只有当系统所受合外力为零或内力远大于外力时，动量才守恒。
（2）√
（3）√
（4）× 改正：大多数宏观碰撞是非弹性的，但并非完全非弹性。
2. 解：由动量守恒：2×3 = 2vA + 1vB → 6 = 2vA + vB
由动能守恒： ×2×9 = ×2×vA + ×1×vB → 9 = vA + 0.5vB
联立解得：vA = 1 m/s, vB = 4 m/s
二、实验探究
提示：应接近弹性碰撞，因玻璃弹珠硬度高，能量损失小，碰撞后几乎交换速度。
板书设计
弹性碰撞与非弹性碰撞
───────────────────────
一、动量守恒（普遍成立）
条件：F_合≈0 或 t 极短
公式：m v10 + m v20 = m v + m v
二、动能变化 → 分类依据
1. 弹性碰撞：ΔE = 0（理想模型）
如：钢球、分子碰撞
2. 非弹性碰撞：ΔE < 0
→ 完全非弹性：v ' = v '，ΔE 最大
如：汽车追尾、子弹打木块
三、应用：
台球交换速度（等质量弹性正碰）
安全设计：吸能结构减少伤害
教学反思
成功之处
1. 以“篮球托举乒乓球”实验导入，极具视觉冲击力，迅速点燃学生兴趣，有效激发探究欲望。
2. 实验设计层次分明，数据真实可信，学生在观察与计算中深刻体会到动量守恒的普适性与动能变化的多样性。
3. 将物理规律与交通安全、人生哲理相结合，实现了知识传授与价值引领的有机统一。
不足之处
1. 对“系统”概念的强调仍显不足，部分学生在分析碰撞对象时仍存在混淆。
2. 课堂节奏略紧，个别小组未能充分完成数据处理，下次可提前提供计算模板。
3. 对非弹性碰撞中能量转化的具体形式（如热、声）讲解不够深入，可补充慢镜头视频增强感知。